維拉里效應、磁致彈性效應——磁致伸縮的逆現象
維拉里效應 以意大利物理學家的名字命名 埃米利奧維拉里誰在 1865 年發現了這種現象。這種現像也被稱為 磁彈效應……它的物理本質在於磁導率的變化,以及鐵磁體在由這些鐵磁體製成的樣品的機械變形過程中的相關磁性。這項工作是基於這個原則 磁彈性測量傳感器。
例如,看 滯環 在由這些材料製成的機械應力樣本的操作條件下,永磁體和鎳。因此,當拉伸鎳樣品時,隨著拉伸應力的增加,磁滯迴線會傾斜。這意味著鎳被拉伸得越多,其磁導率就越低。鎳的抗拉強度也降低。而坡莫合金則相反。
當坡莫合金樣品被拉伸時,其磁滯迴線的形狀接近矩形,這意味著坡莫合金的磁導率在拉伸過程中增加,殘餘電感也增加。如果應力從拉伸變為壓縮,則磁參數變化的符號也會反轉。
鐵磁體在形變下表現維拉里效應的原因如下。當機械應力作用在鐵磁體上時,它會改變其疇結構,即疇邊界移動,它們的磁化矢量旋轉。這類似於用電流磁化磁芯。如果這些過程的方向相同,則磁導率增加,如果過程的方向相反,則磁導率降低。
維拉里效應是可逆的,因此得名 反磁致伸縮效應……直接磁致伸縮的作用在於鐵磁體在施加磁場的作用下發生變形,這也導致疇邊界的位移,導致磁矩矢量的旋轉,而晶格由於原子從其原始位置的位移,其節點的平衡距離發生變化,物質的能量狀態發生變化。晶格變形,因此對於某些樣品(鐵、鎳、鈷、它們的合金等),伸長率達到 0.01。
所以, 磁致伸縮 — 某些鐵磁金屬和合金在磁化過程中變形(收縮或膨脹)的特性,相反,在機械變形過程中改變磁化強度。
這種現像被用於實現磁致伸縮諧振器,其中在交變磁場的作用下發生機械共振。磁致伸縮諧振器可用於高達 100 kHz 甚至更高的頻率,並且在這些頻率下,它們發現了用於接收超聲波等的頻率穩定(類似於壓電石英)的各種應用。
從磁彈性效應的角度來看,材料可以用這樣的參數來表徵: 磁彈性係數…它被定義為物質相對磁導率的變化與其相對應變或施加的機械應力的比率。並且由於長度的相對變化和機械應力是相關的 胡克定律,則係數通過楊氏模量相互關聯:
材料在變形過程中磁導率的變化可以使用感應測量(感應或互感轉換)轉換為電信號。
已知等截面閉合磁路中線圈的電感可由下式求得:
如果現在磁路在某種外力的作用下發生變形,那麼磁路(線圈鐵心)的幾何尺寸和導磁率都會發生變化。因此,機械變形改變了線圈的電感。可以使用微分計算電感的變化:

具有高度顯著的維拉里效應的鐵磁材料允許採取:
對於互感測量轉換,改變線圈的互感:

Villari 效應用於現代磁彈性測量傳感器它允許您測量各種物體的顯著力和壓力、機械應力和變形。